Organen-op-chiptechnologie onthult nieuwe kandidaat-geneesmiddelen voor ALS

17-10-2018

Microfysiologisch 3D-model van amyotrofische laterale sclerose (ALS) uit menselijke van iPS afgeleide spiercellen en optogenetische motorneuronen

AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE

ALS op een chip met een uit de heupen afgeleid optogenetisch motorneuron van een ALS-patient (groen) en uit de heupen afgeleide skeletale spiercellen (paars), waarvan werd vastgesteld dat ze de ALS-pathologie weergeven. Met dank aan: Tatsuya Osaki/MIT

Het onderzoek naar amyotrofische laterale sclerose (ALS) via een spier-op-een-chiptechnologie heeft een nieuwe geneesmiddelencombinatie onthuld die dienst zou kunnen doen als effectieve behandeling voor deze progressieve neurodegeneratieve ziekte. Deze bevindingen bevestigen dat orgaan-op-een-chiptechnologieën – waarbij levensechte lichaamsomstandigheden worden nagebootst in een microfluïde celcultuur – veelbelovende platformen zijn voor het testen van kandidaat-geneesmiddelen en het onderzoeken van de pathogenese van ALS, die tot nog toe grotendeels onbekend blijft. Tussen de 12.000 en de 15.000 mensen in de VS lijden momenteel aan deze ziekte, die gepaard gaat met het verlies van motorneuronen in het ruggenmerg en de motorische schors, wat leidt tot progressieve verlamming, spieratrofie en de dood. Terwijl pakweg 10% van de ALS-patiënten lijdt aan een familiale vorm van de ziekte, die meestal valt terug te voeren op een genetische mutatie, heeft 90% van de patiënten 'sporadische ALS', waarbij men geen weet heeft van familiale verbanden of oorzaken. Aangezien de weinige door het FDA goedgekeurde geneesmiddelen voor ALS die momenteel op de markt zijn niet volledig effectief zijn, is er grote behoefte aan onderzoek naar ALS-therapieën in het ziekenhuis, met behulp van betere klinische modellen die de beperkingen van dierenmodellen overstijgen. Om hieraan tegemoet te komen creëerden Tatsuya Osaki en collega's een benadering op basis van een ziekte-op-een-chiptechnologie, die bestaat uit een microfluïde chip die is geladen met gezonde skeletale spierbundels en van geïnduceerde pluripotente stemcellen afgeleide, lichtgevoelige motorneuronen van een sporadische-ALS-patiënt. Er werd gebruikgemaakt van licht om spiercontractie te activeren en de neurale activiteit op de chips te controleren. Vergeleken met chips met cellen die niet werden afgeleid van ALS-patiënten, vertoonden de ALS-op-een-chipversies minder en zwakkere spiercontracties, afgetakelde motorneuronen en een hogere graad van spierceldood. De toepassing van twee neuroprotectieve molecules – rapamycine en bosutinib (beide worden momenteel klinisch getest) – hielp bij het herstel van spiercontracties die worden aangestuurd door motorneuronenactiviteit en bij het verbeteren van neuronale overlevingsduur in het op een chip gebaseerde model van de ziekte. Belangrijk daarbij is dat de behandelingen op zichzelf een beperkte capaciteit vertoonden om door de bloed-hersenbarrière te breken, terwijl het moleculaire duo in combinatie efficiënt door de cellagen kon breken die in de chip dienst deden als bloed-hersenbarrière.

 

Vertaling: Bart De Becker

Bron: EurekAlert!

Share